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Schneidwerkzeug Die Erfindung bezieht sich auf kreisförmige Schneidwerkzeuge
zur Bearbeitung von Metall u. dgl. durch Bohren, Aufreiben, Fräsen und verwandte
Arbeitsvorgänge.
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Die Erfindung sieht ein Schneidwerkzeug vor, das aus einer Metallscheibe
mit an deren Umfang angeordneten Schneidzähnen besteht, wobei diese Metallscheibe
im Querschnitt an ihrem mittlerem Teil schalenförmig und im Ansprechen auf axialen
Druck nachgiebig ist, wodurch sie veranlaßt werden kann, eine weniger schalenförmige
Gestalt im Querschnitt anzunehmen mit daraus folgender Vergrößerung des quer durch
die Schneidzähne gehenden Durchmessers.
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Die Erfindung sieht ferner ein spanschneidendes Werkzeug vor, das
im wesentlichen aus einem schalenförmigen Metallstück besteht, welches so gestaltet
ist, daß es eine Anzahl an ihrer Außenkante frei liegender Schneidzähne aufweist
und welches gegen eine quer zu seinen oberen und unteren Abschnitten axial zu dem
Stück ausgeübte Zusammendrückkraft nachgiebig ist mit daraus folgender Vergrößerung
des Abstandes quer zu den Schneidzähnen an deren Außenkante.
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Die Erfindung sieht ferner ein Schneidwerkzeug vor mit einem federnden
konkaven Teil, der an dem Ende der Welle angebracht werden kann und so gestaltet
ist, daß er beim Umlauf eine ringförmige Schale bildet, sowie mit im Abstand befindlichen,
in Umfangsrichtung an dem äußeren Rand des konkaven Teiles frei liegenden Schneidspitzen
und mit einer Einrichtung zum Festhalten des konkaven
Teiles an
dem Ende einer Welle unter einstellbarer axialer Zusammenpressung zwischen der Befestigungseinrichtung
und dem Ende der Welle, wobei der Druck auf die entgegengesetzten Stirnflachen des
federnden konkaven Teiles an im Verhältnis zueinander in verschiedenem Abstand von
der Wellenmitte liegenden Flächenbereichen ausgeübt wird.
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Das Hauptziel der Erfindung ist, ein kreisförmiges Schneidwerkzeug
zu schaffen, welches im Gebrauch die Starrheit und Festigkeit eines massiven Werkzeugs
darbietet, aber über den effektiven Durchmesser seiner Schneidspitzen oder -kanten
dehnbar oder streckbar ist, damit der Werkzeugdurchmesser auf den gewünschten Durchmesser
eingestellt werden kann, oder zum Ausgleich der Abnutzung, die an seinen Schneidkanten
eingetreten ist. Diese Abnutzung äußert sich innerhalb einer Zeitspanne als eine
Verkleinerung der Abmessung der durch das Werkzeug geschnittenen Bahn oder als eine
Verringerung des Durchmessers des Loches, das durch das Werkzeug ausgebohrt oder
aufgerieben wird. Wenn es sich um Präzisionsarbeit handelt, muß das abgenutzte Werkzeug
entweder wieder zugerichtet oder ausgeschieden werden. In vielen Fällen, in denen
die endgültige Abmessung von einer vorbestimmten Norm nicht um mehr als wenige tausendstel
oder sogar einen Bruchteil eines tausendstel Zoll abweichen darf, bildet dieses
Zurichten oder Ausscheiden abgenutzter Werkzeuge einen bedeutsamen Posten in den
Herstellungskosten.
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Kurz gesagt, wird gemäß der Erfindung ein einstellbares kreisförmiges
Schneidwerkzeug geschaffen, bei welchem geringere Größeneinstellungen durch eine
leichte Streckung oder Zusammenziehung des effektiven Werkzeugdurchmessers quer
zu seinen Schneidspitzen herbeigeführt werden können. Andererseits kann das Werkzeug
beträchtlich ausgedehnt werden, wenn es so stark abgenutzt oder abgestumpft ist,
daß es ein Nachschleifen oder Nachschärfen erfordert.
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Es sind in der Vergangenheit schon einstellbare Ausdehnungsreibahlen
verfügbar gewesen, jedoch enthalten diese Werkzeuge in den meisten Fällen Schlitze
zur Erzielung einer Nachgiebigkeit, durch die eine Ausdehnung bewirkt werden kann,
und diese schwächen die Werkzeuge oder beeinträchtigen die Starrheit der Werkzeuge
in solchem Maße, daß sie zu Erschütterungen neigen, wenn sie in Schneidberührung
mit einem Werkstück sind. Bei anderen Arten dieser Werkzeuge sitzen durch verschiedenartige
Einrichtungen gehaltene Schneiden auf schrägen Sitzflächen des Werkzeugkörpers,
doch ist es in solchen Fällen praktisch unmöglich, eine Gleichförmigkeit in dem
Grad der Einstellung jeder Schneide zu erzielen. Daher werden in der Praxis Einheiten
der letztgenannten Bauart fast immer übermäßig ausgedehnt und dann auf den beabsichtigten
Durchmesser zurückgeschliffen. Die USA.-Patente 2 093 74.2 und 2
093 986, die dem Erfinder zuvor erteilt wurden, offenbaren dehnbare kreisförmige
Schneidwerkzeuge, bei denen ein ungeschlitzter zylindrischer Körper im Durchmesser
durch einen eingetriebenen keilartigen Stopfen vergrößert werden kann, der mit dem
Werkzeug längs örtlicher Berührungsflächen in der Nähe der Schneidzähne im Eingriff
steht. Solche Werkzeuge zeigen die wünschenswerte Starrheit eines massiven Werkzeugs
und haben weitverbreitete Benutzung gefunden, jedoch ist die vorliegende Erfindung
auf eine Konstruktion gerichtet, die weniger kostspielig zu verwenden ist, besonders
bei der Herstellung von Einheiten der größeren Durchmesser von beispielsweise 25
bis 125 mm (r bis 5 engl. Zoll) oder mehr.
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Kurz gesagt, bestehen die Werkzeuge nach der Erfindung aus einem Schneidelement
von kegelförmiger oder schalenförmiger Querschnittsform, welches genügend dick ist,
um beträchtliche Schneidbelastungen, die an seinem Umfang vorgesehenen Zähnen auferlegt
werden, auszuhalten, und einer Einrichtung zur Ausübung von Druck in Axialrichtung
des Elements, um es abzuflachen oder weniger schalen- oder kegelförmig zu machen
und dadurch seinen Durchmesser zu vergrößern. Bei einer typischen Ausführungsform
ist ein einstellbares Element der beschriebenen Art zwischen Gliedern angeordnet,
die seine gegenüberliegenden Stirnflächen erfassen, und zwar nahe dem Umfang an
der einen Seite bzw. nahe dem mittleren Teil an der anderen Seite, wodurch ein Druck-
in Axialrichtung des Elements von genügender Größe ausgeübt werden kann, um es aus
der Ebene seiner anfänglichen Gestalt zu verzerren. Eine solche Druckverzerrung
in Axialrichtung des Elements äußert sich als eine Streckung oder Dehnung des Werkzeugs
quer zu seinen Schneidspitzen, wobei der Umfang dieser Dehnung durch den Grad des
Druckes geregelt wird, der auf das Element ausgeübt wird, um seine Gestalt zu ändern.
Umgekehrt ruft ein Nachlassen des axialen Druckes auf ein Werkzeug, welches nicht
über seine Elastizitätsgrenze hinaus zusammengedrückt worden ist, eine Verringerung
seines Gesamtdurchmessers hervor.
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Derartige Werkzeuge, wie sie für Bohrzwecke in Bohrstangen verwendet
werden, können von zweischneidiger Ausführung sein, wobei die Schneiden die Schneidzähne
bilden und vorzugsweise diametral entgegengesetzt liegen, oder sie können von mehrzähniger
Ausbildung sein, wobei der Umfang des einstellbaren Schneidelements gekehlt oder
genutet ist, um in räumlichen Abständen von dem Körper des Schneidelements vorragende
Schneidzähne freizulegen. Einheiten jeder dieser Arten können als Reibahlen, Fräswerkzeuge,
Kopf- und Halssenker oder Bohrwerkzeuge verwendet werden.
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Zum Zweck der Einstellung oder Auswechselbarkeit kann das Schneidelement
mit einer mittleren Bohrung versehen sein, die dicht auf einen Stumpf oder Führungszapfen
eines Treibschaftes paßt, und die axiale Zusammendrückung, die erforderlich ist,
um die Werkzeugdehnung zu bewirken, kann durch die Anordnung einer auf den Stumpf
oder Führungszapfen des Treibschaftes geschraubten Mutter oder eines in diesen eingeschraubten
Bolzens herbeigeführt
werden. Eine gemäß der vorliegenden Erfindung
ausgebildete typische Reibahle kann somit einen Treibschaft enthalten, der eine
Stirnfläche oder Schulter derart darbietet, daß das Se'hneidelement die Stirnfläche
oder Schulter an Punkten in der Nähe seiner Zahnkanten e@rfaßt, während eine Mutter
auf den mittleren Teil der gegenüberliegen, den StiTnfläc'he des Schrneidwerkzeugs.
drückt, um einen. einstellbaren Ausdehnungsdruck auf das Schneidwerkzeug auszuüben.
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In Anbetracht dessen, daß das einstellbare Glied einer solchen Zusammenstellung
erheblichen Schneidbelastungen unterworfen ist, wenn es sich in Gebrauch befindet,
muß es eine beträchtliche Dicke besitzen; andernfalls würde es dazu neigen, im Gebrauch
eine Biegung zu erleiden und somit eine unvollkommen geschnittene Fläche erzeugen.
Gleichzeitig ist ersichtlich, daß die der beträchtlichen Dicke am Werkzeugkörper
innewohnende Stärke und Festigkeit der Nachgiebigkeit oder Verformbarkeit, durch
die die Streckung herbeigeführt wird, entgegenwirkt. Durch das Erfassen der einen
Stirnfläche des Werkzeugs an Punkten in der Nähe seines Umfanges und Erfassen der
entgegengesetzten Stirnfläche des Werkzeugs an dessen mittlerem Teil kann jedoch
eine Verbundkraft ausgeübt werden, die die Erzeugung einer Ausdehnung ohne Ausübung
übermäßiger Kraft gestattet, besonders wenn die Kraft durch Einstellen einer Gewindemutter
oder eines Gewindebolzens ausgeübt wird.
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Eine Biegung oder ein Nachgeben des Schneidelements aus der Ebene
seiner ursprünglichen Gestalt ist auch unvereinbar mit dem zur Erzielung der gewünschten
Schneidwirkung der Werkzeugzähne erforderlichen Härtegrad, da harte Metalle gewöhnlich
spröde sind. Die Erfindung zieht jedoch in einer typischen Verkörperung ein Schneidelement
in Betracht, welches an seinem Körperabschnitt aus verhältnismäßig weichem oder
nachgiebigem Metall, z. B. Flußeisen, hergestellt ist, während die vorragenden Zähne
aus einer Hartmetallegierung oder gesintertem Karbidmaterial bestehen, welches an
jedem Zahn als Auflage, Einsatz oder Schneidspitze angebracht ist. In dieser Weise
ausgebildete Werkzeuge bieten daher einen hohen Grad von Dauerhaftigkeit und Festigkeit
im Gebrauch in Verbindung mit einem hohen Grad von Nachgiebigkeit für Einstellzwecke,
und sie gestatten die Erzielung eines beträchtlichen Grades von Ausdehnung, wodurch
das Werkzeug viele Male erneut eingestellt oder zugerichtet werden kann. Wenn andererseits
das Werkzeug nicht für hohe Beanspruchung bestimmt ist, oder wenn das zu schneidende
Metall weich ist und keine merkliche Abnutzung verursacht, kann das Schneidelement
aus einem der gewöhnlichen Metalle oder Legierungen hergestellt werden, die genügend
nachgiebig sind, um mindestens einen beschränkten Grad von Streckung oder Dehnung
zuzulassen.
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Ein Schneidelement der eben beschriebenen Bauart hat eine beschränkte
Fähigkeit, die während des Schneidvorganges erzeugte Wärme von ihm selbst auf den
Treibschaft oder Werkzeughalter zu übertragen. Die Temperatur des Werkzeugelements
kann daher während des Schneidvorganges ansteigen, und diese Temperatursteigerung
kann eine Ausdehnung des effektiven Durchmessers quer zu den Schneidzähnen über
die zulässigen Grenzen hinaus verursachen. Probleme dieser Art treten häufig bei
Arbeiten von Präzisionseigenschaften auf, bei denen Toleranzen von nur wenigen zehntausendstel
Zoll zulässig sind. Die Erfindung zieht jedoch verschiedene Konstruktionen in Betracht,
die das Problem der Ausdehnung ohne Folgen bleiben lassen. Als erstes wird eine
Konstruktion offenbart, bei welcher eine verhältnismäßig breite Flächenberührung
zwischen der Schneide und dem Halter vorgesehen ist, um die Wärmeübertragung wie
erforderlich zu erleichtern. Andererseits kann der Körper des Werkzeugs aus einem
Metall hergestellt werden, welches einen niedrigen Ausdehnungskoeffizienten hat,
wodurch erhöhte Temperaturen ohne bedeutsame Vergrößerung des tatsächlichen Durchmessers
ertragen werden können unabhängig davon, ob die Wärme auf den Schaft oder Halter
übertragen wird oder nicht. So wurde festgestellt, daß Löcher von großem Durchmesser,
bei denen die Probleme der Wärmeerzeugung am stärksten akut sind, innerhalb kritisch
feiner Toleranzen gebohrt werden können durch Herstellung des gesamten oder eines
Teiles des Elementkörpers aus Invarmetall, wobei die Stirnflächen der Zähne dieser
Werkzeuge mit Spitzen oder Plättchen aus gesintertem Karbidmetall oder einer ähnlichen
Hartmetallegierung ausgestattet sind.
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Die Herstellung von Werkzeugelementen gemäß der Erfindung ist einfach,
leicht zu bewerkstelligen und billig, selbst in den größten Abmessungen, da Genauigkeit
in der Herstellung leicht durch gebräuchliche Schleifverfahren erzielt werden kann,
durch die alle Reibahlen oder kreisförmigen Schneidwerkzeuge hergestellt werden.
Die Formgebung des Werkzeugkörpers - zur Erzielung der gewünschten Kegel- oder Schalenform
kann durch gewöhnliche Dreh-, Preß- oder Stanztechnik herbeigeführt werden. Anschließend
wird das Schneidelement gehärtet, oder es werden die harten Schneidflächen der Zähne
aufgebracht, und dann wird das Werkzeug geschliffen und ist fertig zum Gebrauch.
Diese Einheiten können daher mit viel geringeren Kosten hergestellt werden als geschlitzte
dehnbare Reibahlen der massiven Reibahlenbauart mit Stopfen, die in den obengenannten
Patenten offenbart sind.
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Aus der vorstehenden Erörterung der Grundsätze, von denen die Erfindung
ausgeht, und der folgenden ins einzelne gehenden Beschreibung typischer Verkörperungen
der Erfindung ist für den Fachmann erkennbar, daß die Erfindung verschiedenartiger
Abänderungen innerhalb des Schutzumfanges fähig ist.
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In der Zeichnung ist Fig. r eine Schnittdarstellung einer typischen
Bohrstange und eines damit verbundenen, die Erfindung verkörpernden Werkzeugelements;
Fig. a ist eine Endansicht des in Fig. r gezeigten Werkzeugs;
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Fig. 3 ist ein Seitenaufriß einer geänderten Ausführungsform des Werkzeugs, die
eine Werkzeug-und Halteringzusammenstellung umfaßt, welche als Einheit auf einer
Führungs- oder Bohrstange angebracht werden kann; Fig. q: ist eine Endansicht der
in Fig. 3 gezeigten Konstruktion; Fig. 5 ist ein Endaufriß einer Werkzeug- und Halterzusammenstellung
der in Fig. i gezeigten Art, die jedoch eine zwangläufige Treibverbindung zwischen
der Stange und dem Schneidelement enthält; Fig. 6 ist eine Endansicht der in Fig.
5 gezeigten Zusammenstellung; Fig.7 ist ein Seitenaufriß einer abgeänderten Werkzeugform;
Fig. 8 ist eine Endansicht der in Fig. 7 gezeigten Einheit; Fig. 9 ist eine Schnittdarstellung,
die eine zweischneidige Schneidzeug- und Halterzusammenstellung veranschaulicht,
welche innerhalb einer Bohrstange angebracht ist; Fig. io ist ein Schnitt längs
der Linie io-io der Fig. 9 ; Fig. ii ist eine Schnittdarstellung, die eine weitere
abgeänderte Ausführungsform einer Schneidw erkzeugkonstruktion gemäß der Erfindung
veranschaulicht; Fig. i2 ist ein Endaufriß und zeigt die Zusammenstellung des Schneidwerkzeugs
der Fig. i i mit einem Werkzeughalter Fig. 13 ist ein Querschnitt einer abgeänderten
Ausführungsform des Werkzeugs und zeigt dieses in Stellung an einem Werkzeughalter;
Fig. 14 ist ein Endaufriß des: in Fig. 13 gezeigten Werkzeugs; Fig. 15 ist ein Querschnitt
eines abgeänderten Werkzeugs, welches an der hinteren Stirnfläche winklig abgeschliffen
ist, um eine Linienberührung zwischen den Zahngliedern und der Stützschulter des
Schaftes vorzusehen; Fig. 16 ist ein Endaufriß des in Fig. 15 gezeigten Werkzeugs;
Fig. 17 ist ein Teilaufriß und zeigt die hintere Stirnfläche der Zahnglieder des
in Fig. 15 und 16 dargestellten Werkzeugs; Fig.18 ist ein Querschnitt einer weiteren
abgeänderten Ausführungsform des Werkzeugs; Fig. i9 ist ein Endaufriß des in Fig.
18 gezeigten Werkzeugs.
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Das einstellbare Schneidelement, welches in Fig. i allgemein mit 5
bezeichnet ist, ist im Querschnitt von Schalen- oder Kegelgestalt, wobei sein mittlerer
Teil bei 6 ausgebohrt ist zwecks Aufnahme auf einem Führungszapfen oder Wellenstumpf
7 eines allgemein mit 8 bezeichneten Schaftes oder Halters. Dieser Halter kann ebenso
wie die weiteren hier dargestellten und beschriebenen Halter die gewünschte Länge
besitzen und an dem entfernten (nicht dargestellten) Ende von gebräuchlicher Konstruktion
sein und einen Kegel enthalten, der in einem Treibfutter oder einer anderen geeigneten
Einrichtung, durch die der Halter 8 getragen oder in Umlauf versetzt werden kann,
Aufnahme finden kann.
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Der Führungszapfen 7 ist bei 9 mit Gewinde versehen, um eine Mutter
io zu tragen, und für eine zwangläufige Treibverbindung zwischen dem Schneildelement
5 und dem Halter 8 kann der Wellenstumpf 7 mit einem oder mehreren Keilen i i ausgestattet
sein, die in zweckentsprechenden, in der Bohrung 6 des Schneidelements befindlichen
Keilnuten aufgenommen werden. Es ist wünschenswert, däß das Schneidelement dicht
auf den Wellenstumpf 7 paßt, so daß das Schneidwerkzeug konzentrisch an dem Halter
befestigt ist.
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Die Mutter io erfäßt das Schneidwerkzeug 5 an dessen äußerem Endteil
neben der Bohrung 6, und dieser Teil des Schneidwerkzeugs ist vorzugsweise flach
zwecks Flächenberührung zwischen Mutter und Schneidwerkzeug. Von diesem mittleren
Teil verläuft jedoch das Schneidwerkzeug konisch, beispielsweise unter einem Winkel
von etwa io° bis 20°, so daß der äußere Umfangsteil gegenüber dem mittleren Teil
in axialer Richtung des Werkzeugs versetzt ist. Der Endabschnitt des Treibschaftes
bildet einen Sitz für diesen äußeren ringförmigen Teil des Schneidelements wie längs
der Linie 12. Dieser Abschnitt des Treibschaftes kann wie bei 13 abgerundet sein.
Der mittlere Teil des Schneidelements kann bei 14 ringförmig ausgespart sein.
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Um eine Mehrzahl von Schneidzähnen an dem Umfang vorzusehen, ist das
Schneidelement 5 in räumlichen Abständen um den Umfang ausgekehlt oder genutet,
und diese Nuten bilden Spänenuten an den allgemein mit 15 bezeichneten Flächen.
Somit sind Zahnabschnitte 16 um den Umfang des Schneidelements herum festgelegt,
wobei so viel Zähne vorgesehen werden, wie gemäß der üblichen Praxis der Werkzeugkonstruktion
durch die von dem Werkzeug verlangte Arbeit erforderlich sind. Jeder Zahn des in
Fig. i dargestellten Werkzeugs ist mit einem gesinterten Metallkarbidstück 17 bekleidet,
das in eine hierfür vorgesehene Aussparung eingesetzt und festgelötet ist. Zwischen
der Mutter io und der äußeren Stirnfläche des Schneidwerkzeugs 5 kann eine Unterlagscheibe
18 angeordnet sein, um die Sammlung von Wärme von dem Schneidwerkzeug zu erleichtern
und die Wärme unmittelbar zu der Mutter und dem -Schaft zu leiten, wenn das Werkzeug
für verhältnismäßig starke Schnitte benutzt werden soll, bei denen eine übermäßige
Werkzeugausdehnung vermieden werden soll. Unterlagscheiben aus Kupfer oder einem
anderen gut wärmeleitenden Metall ,sind für diesen Zweck geeignet.
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Bei der Vorbereitung eines Werkzeugs der in Fig. i gezeigten Bauart
wird das Schneidelement auf den Wellenstumpf aufgesetzt und die Mutter in einem
solchen Maße festgezogen, daß das Schneidelement gespannt, aber nicht erheblich,
d. h. um nicht mehr als annähernd 0,0762 bis 0,12,7 mm (o,oo3 bis o,oo5 engl.
Zoll) über seinen ursprünglichen entspannten Durchmesser hinaus ausgedehnt wird.
Für eine vollkommene Konzentrizität kann
der Umfang des Schneidelements
dann geschliffen werden, während der Werkzeughalter zwischen Zentrierspitzen gehalten
wird. Es ist dann fertig zum Gebrauch. Nachdem es wiederholt in einem solchem Maße
benutzt worden ist, daß der Gesamtdurchmesser quer zu den Schneidzähnen unter einem
bestimmten Durchmesser verringert ist, wird die Mutter mittels eines Schlüssels
erfaßt und nachgezogen, um so einen größeren Druck auf die Stirnfläche des Schneidefemen.ts
auszuüben und es dadurch zu veranlassen, nachzugeben oder sich zu verformen und
eine flachere Ouerschnittsform anzunehmen. Die Lage seiner Stirnfläche nach solcher
Einstellung kann beispielsweise längs der gestrichelten Linie i9 verlaufen. Diese
axiale Zusammendrückung wird von einer Ausdehnung im Durchmesser begleitet., und
die äußersten Enden der Schneidzähne 17 befinden sich jetzt in einer schematisch
durch die gestrichelte Linie 2o veranschaulichten Lage. Dieser Durchinesser kann
von dem vorhergehenden Durchmesser um lediglich wenige tausendstel Zoll bis zu etwa
0,3'1 bis 0,508 mm (o,oi5 bis 0,020 engl. Zoll) oder auch mehr abweichen,
in Abhängigkeit von dem relativen Gesamtdurchmesser des. Werkzeugs, dem Kegelwinkel
oder dem Grad der Schalenform des Schneidelements und dem Maß, in dem das Nachziehen
der Mutter das Werkzeug zur Verformung gebracht hat. Die Lagenänderung der Schneidzähne
ist jedoch von Zahn zu Zahn gleichförmig. Die ursprüngliche Konzentrizität wird
bewahrt, und sofern die Zähne nicht sehr stark abgenutzt sind, brauchen. sie nicht
naschgeschärft zu werden. Wenn sie sehr stark abgenutzt sind, können sie an ihren
Stirnflächen geschliffen werden, um scharfe Schneidkanten wiederherzustellen. Dieses
Flächenschleifen kann eine Änderung des gesamten oder effektiven Schneiddurchmessers
zur Folge haben oder auch nicht, je nach dem ursprünglich an jedem Zahn vorgesehenen
Hinterschliff oder Spiel. Wenn andererseits das Werkzeug eine sehr starke Abnutzung
erlitten hat, kann es genügend weit ausgedehnt werden., um zu bestatten, daß der
Außendurchmesser auf Kreisform gebracht und hinterschliffen wird, um so die Zähne
an dem Umfang wieder auf genaues Maß zu bringen, wodurch die Einheit wieder im ihren
ursprünglichen Zustand versetzt ist. Da, diese Wiederzurichtung das Absichlei,fen
von nur 0,0762 bis o,127 mm (o,oo3 bis o,oo5 engl. Zoll) des Durchmessers
zu erfordern braucht, kann jedes Werkzeug drei- bis fünfmal oder öfter nachgerichtet
werden., bevor die Ausdehnbarkeit in bezug auf einen gegebenen Bezugsdurchmesser
verlorengegangen ist, obwohl das Werkzeug danach noch zum Ausbohren von Löchern
benutzt werden kann, die von geringerer als der Normweite sind. Wenn das Schneidelement
über einen gewünschten Durchmesser hinaus gedehnt ist, kann die Mutter allmählich
zurückgeschraubt werden, wodurch sich der Werkzeugdurchmesser quer zu den Zähnen
allmählich verringert, vorausgesetzt, daß das Element bei der vorangegangenen Dehnungseinstellung
nicht über seine Elastizitätsgrenze hinaus beansprucht worden. ist.
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Es ist gewöhnlich unbequem und kostspielig, einen Werkzeughalter aus
einer Maschine auszubauen, besonders wenn die Maschine von mehrköpfiger Bauart ist.
Das in Fig. 3 dargestellte Werkzeug bildet eine ausdehnbare Schneidwerkzeugzusammenstellung,
die als Ganzes von dem Treibschaft oder Werkzeughalter, abgenommen werden kann.
Diese Konstruktion gestattet einem Arbeiter, der zwei oder mehr solcher Werkzeugköpfe
hat, einen auf der Maschine zu benutzen, während der andere in dem Werkzeugraum
eingestellt, nachgeschliffen und wieder zugerichtet wird. Infolgedessen wird die
Stillstandszeit der Maschine auf ein Mindestmaß herabgesetzt. Bei dieser Konstruktion
ist der Werkzeughalter 22 mit einem Wellenstumpf 23 und einer Mutter 24 versehen,
wie sie in Fig. i beschrieben sind; der Wellenstumpf nimmt aber einen Träger auf,
der aus einer allgemein mit 25 bezeichneten Buchse besteht, die auf dem Wellenstumpf
durch einen Keil 26 festgekeilt ist. Die Buchse weist einen Hülsenteil
27
auf, auf dem das Schneidelement 28 angebracht iist. An der Außenseite des
Hülsenteiles 27 jenseits des Schneidwerkzeugs ist die, Buchse mit Gewinde versehen,
um eine Druckmutter 29 aufzunehmen. In diesem Fall ist das Schneidwerkzeug an der
Hülse der Buchse durch den Keil 30 festgekeilt. Das Schneidelement 28 ist
demnach auf der Buchse 25 einstellbar angebracht, und die Buchse 25 ist ihrerseits
auf den Stumpf 23 des Halters abnehmbar aufgesetzt. Eine Einstellung des Durchmessers
wird in diesem Fall durch Festziehen der Mutter 29 herbeigeführt, während die Mutter
24 gegen, das Ende der Buchse 25 drückt, um die Zusammenstellung fest an dem Treibschaft
zu halten. Nach Lösen der Mutter 24 . kann der Träger und das damit verbundene Werkzeug
von dem Halter abgenommen werden.
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Zwecks größtmöglicher Starrheit des in Fig.3 gezeigten Werkzeugs,
wie auch der in den anderen Abbildungen dargestellten Werkzeuge, kann an der hinteren
Stirnfläche des mittleren Abschnittes des Schneidwerkzeugs eine Anzahl dünner Z.wischenlagplatten
31 angeordnet werden, um die durch die Durchmessereinsüellmuttar ausgeübte axiale
Belastung aufzunehmen. Wenn diese. Zwischenlagplatten benutzt werden, wird eine
Einstellung dadurch bewirkt, daß man die Mutter und das Schneidwerkzeug abnimmt,
dann eine oder mehrere Zwischenlagplatten entfernt, das Schneidwerkzeug wieder aufsetzt
und die Mutter festzieht, bis ihr Axialdruck das Schneidwerkzeug veranlaßt, sich
fest an den. Zwischenlagplatten abzustützen. In dieser Art ausgebildete Schneidwerkzeuge
sind außerordentlich starr und besitzen alle Eigenschaften eines massiven Werkzeugs,
können aber trotzdem in Richtung des Durchmessers ausgedehnt werden.
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Bei. der in Fig. 5 gezeigten Konstruktion sind an dem Treibschaft
oder Halter der Werkzeugzusammenstellung Treibkeile oder Treibnasen 35
als
Widerlager für die hintere Fläche 36 der vorragenden Zahnteile des Elements vorgesehen.
Die Treibnasen 35 können zu diesem Zweck mit den Enden über die Schulterfläche 37
des Halters hinausragen, gegen die sich das Schneidelement abstützt, während die
anderen Konstruktionseinzelheiten den eben beschriebenen gleichen können. Diese
Bauart der Einheit ist nützlich, wenn das Werkzeug starke, unterbrochene Schnitte
aushalten muß, die durch ihre intermittierenden_ Stöße an den Schneiäzähnen bestrebt
sein könnten, sie zu verformen.
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Das in Filg. 7 und 8 dargestellte Schneidwerkzeug besteht aus einem
Stück mit dem Schaft oder Halter, wobei die gesamte Einheit aus härtbarem Werkzeugstahl
od. dgl., der in gehärtetem Zustand ohne Rißbildung nachgibt, oder aus Flußeisen
oder einer weichen Legierung mit an den frei liegenden Flächen der Schneidzähne
befestigten Flartmetalleinsätzen oder -achneidplättchen hergestellt sein kann. Bei
dieser Einheit weist der Endabschnitt des Körpers 4o des Werkzeugs eine Umfangsnut
oder einen Hals 41 auf, der einen darüber hinausragenden Schneidabschnitt42 abgrenzt.
Das Werkzeug ist an seinem Endteil mit zwei oder mehr Nuten oder Auskerbungen 43
versehen,, wodurch Sehneidenträger 44 gebildet werden. Bei der dargestellten
Konstruktion sind an den Schneidenträgern Hartmetallplättchen 45 befestigt, z. B.
festgelötet.
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Der mittlere Endabschnitt des Halters 4o ist hei 46 ausgebohrt und
mit Gewinde versehen und weist bei 47 eine Aussenkung auf, um eine Aussparung oder
einen Sitz für den Hülsenteil eines Ausdehnungs- oder Streckgliedes 48 vorzusehen.
Das Streckglied hat einen ausreichenden Durchmesser, um den Schneidabschnitt des
Werkzeugs 42 in der Nähe des äußeren Umfanges der daran befindlichen Zähne zu erfassen.
Ein Einstellbolzen 49-, der einen Kopf mit einem Steckloch zur Aufnahme eines Schlüssels
aufweisen kann, erstreckt sich axial durch das Ausdehnungs- oder -strerkglied 48
in Gewindeeingriff mit der Bohrung 46 des Werkzeugkopfes.
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Es sei bemerkt, das die Außenfläche des Werkzeugelements 42" bei der
in diesen Abbildungen gezeigten Konstruktion schräg nach vorn geneigt ist, wodurch
eine Einstellung durch Festziehen des Balzens 49 das Streckglied 48 veranlaßt, sich
an der Rückseite gegen den äußeren Umfangsabschnitt des gezahnten Schneidwerkzeugs
zu stützen und es dadurch in der zuvor beschriebenen Weise zu dehnen. Zu diesem
Zweck kann der äußere Umfangsabschnitt des Streckgliedes 48 an der Fläche, die das
Schneidwerkzeug erfaßt, einen ringförmigen Wulst aufweisen: Eine gebräuchliche Reibahle
der in der Technik gewöhnlich benutzten Art hat häufig Zähne oder Schneiden von,
länglicher Beschaffenheit, die in Längsrichtung an dem Werkzeugkörper liegen. Derartige
-Ausbildungen sind auf Grund der Theorie konstruiert, das die länglichen Schneiden
das Werkzeug in dem von ihm auszubohrenden oder aufzureibenden Loch führen und dadurch
dazu beitragen., Löcher herzustellen, die geradlinig sind. Tatsächlich sind jedoch
diese länglichen Schneiden zwecks Spielraum gewöhnlich an ihrem hinteren Ende im
Durchmesser kleiner als an ihrem vorderen Ende, und die Führungswirkung ist eine
mehr theoretische als tatsächliche. Bei den Konstruktionen gemäß- der Erfindung
kann jedoch eine tatsächliche Führungswirkung durch den Abschnitt des Werkzeughalters:,
der sich hinter den. Schneidzähnen befindet, vorgesehen werden, wenn dieser Abschnitt
des Halters nur wenige tausendstel Zoll im Durchmesser kleiner ist als die eigentlichen
Schneidzähne des Werkzeugs. Dies ist kennzeichnend in Fig. 7 veranschaulicht, doch
-kann dieser Grundsatz auch bei den anderen dargestellten Ausführungsformen
Anwendung finden. Für starke Grobschnitte ist eine solche Konstruktion nicht notwendig,
sie ist aber wünschenswert bei einer sogenannten Feinreibahle, die verwendet wird,
um nur die letzten tausendstel Zoll aus einem ausgebohrten Loch zu entfernen und
dem Innern des Loches, durch das sie hindurchgeführt wird, eine feine Oberfläche
zu verleihen. Zur Erzielung einer hochgradigen Oberflächenfeinbearbeitung können
auch die nacheilenden Teile der eigentlichen Schneidzähne etwas kleiner im Durchmesser
ausgeführt werden als die voreilenden Teile, wie in übertriebenem Maßstab in Fig.
7 angedeutet.
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Bohrmaschinen der zur Bearbeitung von großen Gusstücken u. dgl. verwendeten
Bauart benutzen eine Bohrstange, die drehbar und in Längsrichtung vorschiebbar ist,
wobei das freie Ende der Stange in einem Außenlager geführt und gelagert ist. Eine
solche Bohrstange trägt gewöhnlich ein zweischneidiges .Schneidblatt, welches bei
Abnutzung entweder neu belegt wird, um es. auf den: Normdurchmesser zu brilngen,
oder aber als Ausschuß betrachtet wird. Ein einstellbarer Werkzeugeinsatz für eine
Bohrstange dieser Art ist in Fig. 9 und ro dargestellt. Die Bohrstange 5o isst mit
einem allgemein mit 51 bezeichneten Querschlitz versehen, der sich @gewöhnlich diametral
durch die Bohrstange erstreckt. Die. in Fig.9 gezeigte Schneidwerkzeugzusammenstellung
ist ,allgemein mit 52 bezeichnet und umfaßt ein Schneidwerkzeuggehäuse 53, in dem
das Schneidelement des einstellbaren Werkzeugs 54 angeordnet ist. Das Gehäuse 53
kann demnach von kastenartiger Ausbildung sein, wobei seineAußehabmessungen derart
sind, das es in den Querschlitz 5 1 der Bohrstange 50 paßt. In dem
Hohlraum 55 des Gehäuses liegt das Schneidelement 54. Ein Ende des Gehäuses stützt
sich gegen ein Ende des Schlitzes, 51 in der Bohrstange, und dieses Ende des Gehäuses
kann mit Flanschen 56 ausgestattet sein, die es lose in der Bohrstange halten.,
so das das ganze Gehäuse in bezug auf die Stange schwebend beweglich ist. Das Gehäuse
ist von solcher Länge, das sein entgegengesetztes Ende im Abstand von dem entgegengesetzten
Ende des B,ohrstangenschlitzes liegt, und zwischen beiden ist eine Blattfeder 57
angeordnet, und zwar so, das sie das Gehäuse in
Stellung hält, ihm
aber gestattet, sich zu bewegen und dadurch sich selbsttätig gegenüber einem zuvorgebohrten
Loch auszurichten.
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Das Schneidelement 54 dieser Zusammenstellung ist von kegelförmiger
Gestalt und bietet Schneidspitzen oder -zähne an Punkten seines Umfanges dar, während
der mittlere Abschnitt in der Stange einen mittleren Sitz 58 enthält, der die Spitze
einer in der Endwand des Gehäuses getragenen Stellschraube 59 aufnimmt. Die ganze
Gehäuse- und Schneidwerkzeugzusammenstellung kann aus dem Schlitz in der Bohrstange
entfernt werden, indem man das Gehäuse sä weit gegen die Feder 57 zieht, bis die
Flansche 56 den Endabschnitt des Stangenschlitzes freigeben, worauf die Einheit
nach der Seite hin bewegt und von der Stange abgenommen werden kann. Wenn die Einheit
ausgebaut ist, ist die Stellschraube 59 zugänglich und kann nachgezogen werden.,
um das Schneidwerkzeug zu strecken, worauf die Einheit wieder in die B@ohrstange
zum Gebrauch eingesetzt werden kann.
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Für starke Grobschnitte, bei denen den Zähnen eine schwere Beanspruchung
auferlegt wird, können die in Fig. i i bis 16 gezeigten Konstruktionen benutzt werden.
Das Schneidelement des Werkzeugs der Fiig. i i und 12 ist mit einem mittleren: Abschnitt
versehen, der dicht auf einem vorragenden Zapfen 6o eines Werkzeughalters 61 sitzt,
und dieser mittlere Abschnitt wird von einer Stellmutter 62 erfaßt, wie zuvor in
bezug auf Fig. i beschrieben. Der äußere Umfangsteil an der rückwärtigen Stirnfläche
oder offenen Seite des Schneidelements 63 ist jedoch im wesentlichen flach, so daß
er gegen die Endfläche des Werkzeugkörpers anliegt und durch diese unmittelbare
Abstützung über eine beträchtliche Fläche erhält und mit ihr auch in wärmeübertragender
Berührung steht. Bei diesem Werkzeug sind die .durch Spänenuten 65 gebildeten Zähne
64 durchbohrt zur Aufnahme von Schrauben 66, die in am Endabschnitt des Körpers
61 vorgesehene Bohrungen eingeschraubt sind. Die Löcher in den Zähnen 64 sind größer
als die Durchmesser der Befestigungsschrauben 66, um eine radiale Bewegung,der Zähne
zuzulassen. Zum Einstellen dieser Einheit werden daher die Schrauben 66, die einen
Kopf mit Steckloch besitzen können, gelöst, dann die Mutter 62 nachgezogen, um das
Werkzeug in dem gewünschten Maße auszudehnen, und dann werden die Schrauben 66 wieder
festgezogen, um die Zähne in ihrer eingestellten Lage gegen den Werkzeugkörper festzuhalten.
Diese Ausdehnung oder Streckung wird herbeigeführt infolge der versetzten oder winkligen
Beziehung zwischen dem mittleren Abschnitt des Schneidelements, der von der Mutter
62 erfaßt wird, und dem Umfangsabschnitt des Schneidelements, der von dem Werkzeughalter
61 erfaßt wird.
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Eine abgeänderte Konstruktionsform unter Verwendung eines Befestigungsringes
an Stelle der Befestigungsschrauben 66 des eben beschriebenen Werkzeugs ist in Fig.
13 und 1¢ gezeigt. Hier wird der mittlere Endteil des Schneidelements 68 von der
Mutter 69 erfaßt, die auf einen. vorragenden Zapfen 7o :geschraubt ist. Die Mutter
69 hat an ihrer Stirnfläche Stecklöcher zur Aufnahme eines Spannschlüssels, durch
den die Mutter eingestellt werden kann. Diese Mutter ist außerdem an ihrem äußeren
Umfang mit Gewinde zur Aufnahme eines Befestigungsringes 72 versehen, der einen
ringförmigen Wulstteil 73 besitzt, welcher .gegen das Schneidelement 68 in der Nahe
von :dessen äußerem Umfang drückt und ,dadurch dieses Element gegen die Schulter
.des Werkzeugkörpers 71 festhält. Der Klemmring 72 hat Kerben oder öffnungen zur
Aufnahme eines weiteren Spannschlüssels, durch den er festgezogen werden kann.
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Infolge der gekrümmten oder konkaven Beschaffenheit der hinteren Stirnflächen
der Zähne eines kegelförmigen oder schalenförmigen Elements kann es sein, daß die
Berührung zwischen diesem Element und der Schulter eines Werkzeughalters an nur
zwei Punkten neben den Kanten jedes Zahnes stattfindet. Die Fig. 15, 16 und 17 veranschaulichen
jedoch eine Konstruktion, bei der für jeden Zahn eine volle Linienberührung zwischen
der hinteren Stirnfläche des Schneidwerkzeugs und einer ebenen Fläche an dem Stützelement
des Werkzeughalters vorgesehen ist. Bei diesen Konstruktionen ist der mittlere Abschnitt
von schalen- oder kegelförmiger Ausbildung, um eine Dehnung gemäß den zuvor erörterten
Grundsätzen vorzusehen, während der äußere Umfangsabschnitt entgegengesetzt winklig
verläuft, wie an dem Teil 75 in. Fig. 15 angedeutet. Das Schneidelement hat
Ausnehmungen, um die Schneidzähne 77 zu bilden, jedoch ist in diesem Fall der äußere
Teil jedes Zahnes flach oder eben und die benachbarte, entgegengesetzt geneigte
Fläche jedes Zahnes ebenfalls flach oder eben ausgeführt, so daß die durch die Ebenen
dieser flachen Stirnflächen festgelegten Spuren gerade Linien sind, die die Berührungslinie
des Schneidelements mit einer ebenen, quer zu der Achse der relativen Drehung des
Werkzeugs liegenden Stützfläche darstellen. Genauer gesagt, ist der äußerste Abschnitt
78 jedes Zahnes, wie aus Fig.17 ersichtlich, eine ebene Fläche, die beispielsweise
dadurch erzeugt ist, daß diese Fläche jedes Zahnes einzeln geschliffen wird. Die
angrenzende entgegengesetzt geneigte Fläche 79 jedes Zahnes ist ebenfalls in gleichartiger
Weise eben ausgebildet und verläuft unter dem entsprechenden Winkel derart, daß
die beiden Flächen 78 und 79 in einer geraden Sehnenlinie oder Berührungsrückenlinie
8o aneinanderstoßen. Die Berührung des Elements mit dem Halter längs dieser Linien.
8o (je eine für jeden; Zahn) schafft daher eine starre Befestigung ohne Benutzung
der in Fig. ii bis 14 dargestellten besonderen Schrauben oder Klemmringe. Das Werkzeug
wird in der zuvor beschriebenen Weise gedehnt oder gestreckt.
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Fi.g. 15 zeigt ebenfalls die Anordnung einer geschlitzten Unterlagscheibe
81, mit einem Innendurchmesser, der so bemessen ist, daß er über den Wellenstumpf
des Werkzeughalters paßt, und einem konzentrischen äußeren Umfang, die von kegelförmiger
Gestalt ist und in einer komplementären kegelförmigen Ausnehmung des einstellbaren
Schneideleinents
aufgenommen werden kann. Wenn die Stellmutter
festgezogen wird, wird die Un.terlagscheibe zwischen dem Wellenstumpf des Halters
und der Ausnehmung des Schneidewerkzeugs festgekeilt, um dieses genau in konzentrischer
Lage zum Halter zu halten.
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Für viele Bearbeitungsvorgänge werden Aufsteckreibahlen benutzt, die
Schneideneinheiten enthalten, welche auf einen Wellenstumpf eines Halters aufgesetzt
werden können. Die Fig. 18 und i9 veranschaulichen eine Aufsteckreibahle, die von
einstellbarer Bauart ist und die Erfindung verkörpert. Diese Reibahle besteht aus
einem hülsenartigen Körper 82, der bei 83 ausgebohrt ist, um auf der vorragenden
Welle oder dem Zapfen eines Auf steck reibahlenhalters aufgenommen zu werden.
Wenn die Reibahle starr auf :der Welle befestigt und nicht ihr gegenüber beweglich
sein soll, kann die Bohrung 83 leicht konisch ausgeführt sein. Der hintere Abschnitt
des Reibahlenkörpers ist in der Querrichtung wie bei 84 mit einem Schlitz zur Aufnahme
eines Treibnockens versehen. Ein ausdehnbares Schneidelement 85 von kegelförmiger
Gestalt ist an dem vorderen Ende des Körpers 8:2 befestigt, wobei diese Befestigung
entweder .durch Schrauben 86 oder durch Festlöten von starrer Art ist. Das Schneidelement
85 ist wie bei 87 mit Nuten versehen und besitzt Schneidzähne 88. Eine Hülse 89
ist auf die Außenseite des Körpers 82 aufgepaßt. Diese Hülse liegt hinter den Schneidzähnen
und ist gleichfalls wie bei 9o mit Nuten versehen, um für den Spandurchgang und
den Kühlmitteldurchgang Sorge zu tragen.
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Wahlweise kann diese Hülse auch vollwandig sein, wenn Spielraum nicht
von Bedeutung ist. Der hintere Abschnitt des Körpers 82 ist mit Gewinde versehen,
welches eine Stellmutter 9i und eine Gegenmutter 92 trägt, wobei die Stellmutter
so angeordnet ist, daß sie gegen die hintere Stirnfläche der Hülse 89 drückt und
diese somit nach vorn bewegt. Die vordere Stirnfläche der Hülse 89 ist so gestaltet,
daß sieden äußeren Umfangsabschnitt des Schneidwerkzeugs 85 neben dessen Schneidzähnen
88 erfaßt. Da der mittlere Abschnitt des Schneidelements 85 an dem Körper 82 befestigt
ist, ist ersichtlich, daß das Festziehen der Stellmutter-9,i die Hülse 89 veranlaßt,
gegen den äußeren Abschnitt des Schneidelements 85 zu drücken., um zu bewirken,
daß dieses in Richtung nach vorn nachgibt. Diese Bewegung wird infolge der kegelförmigen
oder schalenförmigen Ausbildung des Schneidwerkzeugs von einer Ausdehnung des Durchmessers
quer zu den. Schnei.dzähnen begleitet. Wenn die Einstellung durchgeführt ist, wird
der Befestigungsring 92 festgezogen, und das Werkzeug ist dann -fertig zum Gebrauch.
Bei dieser Reibahle kann wie bei anderen dargestellten Konstruktionen der äußerste
Durchmesser der Hülse 89 eben um den Bruchteil eines Zoll kleiner sein als der quer
durch die Schneidzähne gehende Durchmesser; so daß die Hülse dahin wirkt, das Werkzeug
in linealer Richtung durch die von den Zähnen ausgebohrten Lochabschnitte zu führen.
Einheiten dieser Bauart sind sehr zufriedenstellend für Feinbearbeitungsvorgämge.
Wenn Arbeit von höchster Präzisionsbeschaffenheit gefordert wird und eine Wärmeausdehnung
vermieden werden muß, kann der Körper des Schneidwerkzeugs zweckmäßig aus einem
der bekannten. Metalle mit geringem Ausdehnungskoeffizienten gefertigt werden, für
die Invar ein kennzeichnendes Beispiel ist.
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Die Formgebung der eigentlichen Schneidzähne des ausdehnbaren oder
streckbaren Elements kann gemäß den Regeln guter Werkzeugkonstruktion geschehen,
beispielsweise hinsichtlich der Spanwinkel, Freiwinkel u.,dgl. Die Zähne können,
wie gewünscht, entweder unter positiven oder negativen Spanwinkeln angeordnet sein.